機(jī)械專業(yè)外文文獻(xiàn)翻譯-外文翻譯--CADCAM集成的加工特征提取 中文版

畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 系 部： 機(jī)械工程系 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 外文出處： 004) 附 件： 指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)： 所選原文資料內(nèi)容符合本畢業(yè)設(shè)計(jì)及專業(yè)方向要求，篇幅飽滿，翻譯用詞準(zhǔn)確，語(yǔ)句通順。 簽名： 2009 年 3 月 18 日 注： 請(qǐng)將該封面與附件裝訂成冊(cè)。 (用外文寫 ) 附件 1：外文資料翻譯譯文 成的加工特征 提取 摘要 基于特征的 成是一項(xiàng)在 用中實(shí)現(xiàn)零件信息自動(dòng)傳送 和轉(zhuǎn)化的技術(shù)。特征是 集成中的信息傳 輸媒介。 由于 設(shè)計(jì)下 游 的 生產(chǎn)計(jì)劃和零件設(shè)計(jì)者 的角度不同，因此， 特征轉(zhuǎn)化和特征 提取 方法 用 來(lái)以設(shè)計(jì)特征模型為基礎(chǔ) 創(chuàng)建 加工模 型 。 由于 特征 是 相互 關(guān)聯(lián)的，因此生成 加工特征的 難點(diǎn)之一在 于 如何 保存特征 的 完整性。因此 ， 最新的研究把重心放在平面形式 的特征轉(zhuǎn)換 上。本文討論了特征相互作用 存在的問(wèn)題 ，并且提出了一個(gè)從設(shè)計(jì)特征模型中生成孔系加工特征 的 方法?？紫堤卣魇菣C(jī) 床上 變速箱零件的重要加工特征。這些特征不能直接從設(shè)計(jì)特征數(shù)據(jù)庫(kù)中獲得。本文進(jìn)一步闡述了基于約束的方法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明孔系特征模型 ，該模 型 從設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)提取出來(lái)，以幾何學(xué)和拓?fù)鋵W(xué)信息為基礎(chǔ)。另外， 轉(zhuǎn)化了的加工特征模 型 和下游 的 用。特征轉(zhuǎn)化系統(tǒng)在一些零件實(shí)例 中以及開(kāi)發(fā)的一個(gè) 原型 得到了 驗(yàn)證 。 關(guān)鍵字 成 約束 特征轉(zhuǎn)化 特征相互作用 基礎(chǔ)特征 面 1. 引言 基于特征的設(shè)計(jì)和 制造 系統(tǒng)在 機(jī)械零件 統(tǒng)中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用?；谔卣鞯?成是一項(xiàng)在 用中實(shí)現(xiàn)零件信息自動(dòng)傳輸和轉(zhuǎn)化的技術(shù) 1特征是集成 系統(tǒng) 中信息傳輸?shù)拿浇椤Ｋ?大量 工程信息，幾何學(xué) 和 非幾何學(xué)，并且 將 統(tǒng)有機(jī) 地 聯(lián)系 起來(lái) 。 然而 ， 角度不同，對(duì) 特征的 定 義 也不同 。設(shè)計(jì)特征是與零件 的 功能 、 設(shè)計(jì) 意圖 和模 型構(gòu)建 方法有關(guān)的形 狀 特征。加工特征是與特 定 的加工 工序 有關(guān)的形 狀 特征。當(dāng)今的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（ 統(tǒng)是 基于 特征 的 ，如 于特征 的 設(shè)計(jì)意味著零件的設(shè)計(jì)是 從 簡(jiǎn)單的 拉伸 或旋轉(zhuǎn)（例如 圓柱 或 長(zhǎng)方體 ）開(kāi)始的，然后通過(guò)把特 征，如孔、槽， 添加到當(dāng) 前設(shè)計(jì)的多個(gè)表面上來(lái)修改它。設(shè)計(jì)者詳細(xì)說(shuō)明這些特征的位置、 尺寸 和 方向 5。 根據(jù) 下游 的 加工 的應(yīng)用要求 ， 必須 通過(guò)特征轉(zhuǎn)化和特征提取將 設(shè)計(jì)特征轉(zhuǎn) 為 加工特征。特征 提取是 從 基于 幾何 形狀 的設(shè)計(jì)模型 定義 加工特征，而特征轉(zhuǎn)化 則是將 基于特征 的 設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化 為 加工特征 6 一 組提取 的加工特征 通常稱 為加工特征模型。 通常 一個(gè)零件能 用 多個(gè)加工特征模型來(lái)表 示 。這些特征與 零件的 不同加工方法相 對(duì)應(yīng) 6， 8， 11， 12。在 文獻(xiàn) 11，12中提出 了基于 單元分解法的加工模 型 生成 方法 。 通過(guò) 對(duì)所有的面和半空間進(jìn) 行拉伸或求交，將需切除的部分 （ 三角體積單元 ）分解 成很多小的 單元。這些單元的子集就被 組合 到加工特征 中 。 采用這種 方法， 不斷 重復(fù)單元 分解 直到所有的三角體積單元被分解完。單元 分解的結(jié)果是 三角體積 單元 被分解成一組加工特征。改變單元分解的 順序 可以 形成 不同的 加工特征。 根據(jù)工藝 設(shè)計(jì)者的要求提出了 一種生成加工特征模 型 的 方法 。但是這種方法 只能針對(duì) 平面單元和非圓柱特征，它不能用在 如 變速器 這樣的 復(fù)雜的零件中， 因?yàn)?，這些零件 的 主要的 加工特征 是 同軸孔系 9。圖 1 給出 了廣州機(jī) 床 廠（ 機(jī)床制造中的 兩個(gè)典型零件。孔系 類型零件的特征轉(zhuǎn)化和特征 提取 是 一種 新的，且至今為止未 公布的方法 。本文 著 重 針對(duì) 變速箱零件， 依據(jù)設(shè)計(jì)特征模型研究 了 生成 同軸孔系加工特征 的特征映射 法。 文章 第二 部分介紹了一種 通過(guò)特征轉(zhuǎn)化 將 成的方法以及由 特征相互作用 產(chǎn)生的問(wèn)題 。 文章 第三 部分 給出了特征轉(zhuǎn)化 中對(duì) 基 本的 特征 的 定義。 文章 第四 部分則 介紹了約束關(guān)系和孔系加工特征的描述。 在 第五 部分， 給出了孔系加工特征的轉(zhuǎn)化算法并設(shè)計(jì)了 一個(gè)可將 統(tǒng)集成 的 式文件 接口 。最后是本 文的結(jié)論。 圖 1 廣州機(jī) 床制造 廠的零件樣本 2. 特征轉(zhuǎn)換 文中 提出 了一種 從設(shè)計(jì)特征模型 生 成加工特征 的 基于特征的轉(zhuǎn)化方法。 該 方法是從 加工 的角度出發(fā)來(lái) 定義加工特征 的 ，并且在基于特征的 建模 和加工特征轉(zhuǎn)化中會(huì)提取和保留 設(shè)計(jì)模型信息。如圖 2 所示，特征轉(zhuǎn)化中的 成系統(tǒng)包括一個(gè)形 狀 特征轉(zhuǎn) 換 模塊， 尺寸 特征轉(zhuǎn) 換 以及特征屬性轉(zhuǎn) 換 。 由于 設(shè)計(jì)特征 包括了 幾何和屬性 并且在建模過(guò)程中可能對(duì)其原始的設(shè)計(jì)特征進(jìn)行修改，因此 ，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中 的最終零件模型可能與已用的設(shè)計(jì)特征不一致。這種不一致性是由于特征的相互作用，它改變了 形狀 特征和特征屬性。例如 ， 圖 3 所示的零件中有一個(gè)槽特征， 該特征 來(lái)源于 型腔 特征和槽特征的相互作用。由于這兩個(gè)特征的相互作用， 最初 的 槽尺寸是 從 型腔 a 通過(guò)求交 得到的。因此， 本 特征轉(zhuǎn)化方法包 含 形式特征 映射 和尺寸 及屬性特征 映射 。在 文獻(xiàn) 13中 詳細(xì) 介紹 了尺寸 及屬性特征轉(zhuǎn) 換 。本文主要介紹了用在機(jī) 床上的 零件的形式特征轉(zhuǎn) 換。 設(shè)計(jì)特征 特征轉(zhuǎn) 換 模塊 加工特征 2 圖 3 特征相互作用 引起 設(shè)計(jì)特征類和特征屬性 的轉(zhuǎn) 變： 型腔 特征轉(zhuǎn)變成槽特征，以及 尺寸 的轉(zhuǎn) 化 統(tǒng)特征模型 設(shè)計(jì)特征 數(shù)據(jù)庫(kù) 特征摘錄 形 狀 特征映射 尺寸 特征映射 其他映射例如：公差，表面 粗糙度 等 特征映 射后置處理 基于特征的零件加工模型 加工特征 數(shù)據(jù)庫(kù) 知識(shí)庫(kù) 型腔 槽 槽 2 型腔 1 對(duì)于機(jī) 床 變速箱零件，它們形狀 不 規(guī)則，零件的 壁 很薄，里外都有 加強(qiáng)筋 。此外， 壁 和 筋 上有不同的孔系， 從而 使得零件結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜。本論文中，變速箱零件是 在 基于特征 的 件 建模 的。通過(guò) 對(duì) 零件模型過(guò)程分析 可知 ，零件模型 中 的設(shè)計(jì)特征 包括 ： 基準(zhǔn) （ 平面 或軸）、 拉伸 體，孔，槽， 除料 和筋 特征。這些特征中 ，建于基準(zhǔn)平面 上 的拉伸 特征 是 基礎(chǔ)。 在此基礎(chǔ)上 ， 采用了一個(gè)除料 特征來(lái) 生成 變速 箱的腔 ， 用 肋特征來(lái) 生成 變速 箱 的 加強(qiáng)筋 。對(duì)于孔系， 可以用 不同的方法創(chuàng)建 孔特 征，例如 通孔 ， 沉頭孔 。但是，在設(shè)計(jì)特征 庫(kù) 中，孔特征 中不包括 同軸孔， 只有 許多獨(dú) 立 的沒(méi)有聯(lián)系的孔特征， 盡管 它們 由 同一個(gè) 操作 生 成 的。因此設(shè)計(jì)模型不能為加工直接提供同軸孔系特征。 轉(zhuǎn) 換 工作 中的難 點(diǎn)主要 來(lái)自 以下兩 方面： 第一 設(shè)計(jì) 建模階段， 這些孔之間的位置和語(yǔ)義并不是很明確； 第二 征 的相互作用導(dǎo)致孔特征不是屬性 發(fā)生 改變，就是 丟失 設(shè)計(jì)中記錄的關(guān)系。目前，基于約束匹配的 方法 對(duì)于平面形 狀 特征轉(zhuǎn) 換 14， 15是有效的。這個(gè)方法的核心是把形 狀 特征分解成 幾個(gè)基 本 特征要素，例如面、邊和點(diǎn)， 并 建立 基 本特征間的 約束關(guān)系，形成約束圖。具 體零件的 特征 可以 從匹配圖中得到。但是，這個(gè)方法只 局限于 解決 規(guī)則的平面形 狀 特征轉(zhuǎn) 換 ，不能解決孔系特征轉(zhuǎn) 換 。本文 則著 重解決了 這個(gè)難 題。 為了把包括孔系特征的復(fù)雜零件，從設(shè)計(jì)領(lǐng)域 應(yīng)用 到加工領(lǐng)域 ，首先必須對(duì) 加工領(lǐng)域 中的加工 特征的結(jié)構(gòu) 作定義 。 在 基于約束 的 匹配方法和 前人對(duì)多面體零件 平面類形 狀 特征轉(zhuǎn) 換 工作 9， 16， 17的基礎(chǔ)上 ，我們?cè)?取并定義了一些孔系加工特征。 3. 基本特征定義 為 了 實(shí) 現(xiàn) 基于約束的孔系特征轉(zhuǎn) 換 ， 首先 介紹了基礎(chǔ)特征的定義。一個(gè)基 本 特征定義為具 有 特征 幾何和拓?fù)湫畔?的 基本幾何形狀。 一個(gè) 基礎(chǔ)特征能通過(guò)數(shù)學(xué) 集合來(lái)表達(dá)： (1) 其中 特征， 特征的拓?fù)湫畔ⅲ?特征的幾何信息， 特征的特性（例如平面方向，輪廓，凸面或凹 ，邊 或點(diǎn)）。 圖 4闡明了基 本 特征類型與機(jī) 床 變速箱零件的孔系特征轉(zhuǎn) 換 相符合?；A(chǔ)特征和孔特征有關(guān)可描述如下： 面：由一個(gè)或多個(gè)輪廓組成。 如果面上有一個(gè)孔或槽特征，那么面上就有孔和槽的輪廓。 輪廓：面上 僅屬于一個(gè)面的一個(gè) 閉環(huán)。輪廓由許多 邊 組成， 可 分為內(nèi)輪廓或外輪廓 (見(jiàn)圖 5)。內(nèi)輪廓是孔的外曲線。眾所周知，在執(zhí)行輪廓尋找時(shí)，面特征總在輪廓的右側(cè)。因此，尋找外輪廓是順時(shí)針?lè)较?，尋找?nèi)輪廓是逆時(shí)針?lè)较颉?基 本 特征 和 的 幾何和拓?fù)湟刂g的主要不同點(diǎn) ：基本特征 能反映 幾何特 性 ，例如幾何 特性中的 方向和凹凸屬性。 圖 4 與孔類特征 有 關(guān)的基 本 特征分類 圖 5 輪廓 定義 4. 基于約束的孔系特征描述 束關(guān)系描述 基 本 約束特征是用來(lái)組成形 狀 特征的基礎(chǔ)元素。建立基 本 特征的約束關(guān)系的目的是： 1. 在較 高層 對(duì)形狀的 約束關(guān)系 進(jìn)行描述 ，以避免從幾何和拓?fù)湫畔?層 進(jìn)行描述。 基本特征 面 輪廓 平面 圓柱面 平面和圓柱表面 外輪廓 內(nèi)輪廓 內(nèi)輪廓 外輪廓 2. 解決特征相互作用和孔系特征轉(zhuǎn)化的難題。 與形 狀 約束特征定義不同的是基 本 約束特征的定義 更 靈活?；?本 約束特征 通常描述了特征類，而不是特定的特征實(shí)例。因此，在特征 求交時(shí) ，原始特征中 的 一個(gè)約束 會(huì) 改變，但是只要約束特征類仍然存在， 就不會(huì) 影響 到對(duì) 特征類 的 正確 識(shí)別 。 根據(jù)基 本 約束特征 9， 14，孔特征之間的位置關(guān)系能 用 圓柱 面 和平面 這樣的 基本 特征的空間約束來(lái)描述。孔系約束的描述如下： 1. 孔環(huán)和 平 面之間的共面約束（見(jiàn)圖 6） a. 面 b. 孔環(huán)是圓柱孔的 端 面環(huán) c. 孔環(huán)在一個(gè) 平 面 上 2. 孔之間的同軸約束（見(jiàn)圖 7） d. 的軸線 e. 的軸線 f. 圖 6 共面約束圖表 圖 7 同 軸約束圖 孔 孔 1 孔 2 線 面 附件 2：外文原文